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原文传递矮墩刚构预应力混凝土连续箱型梁桥的温度效应研究

论文题名：	矮墩刚构预应力混凝土连续箱型梁桥的温度效应研究
关键词：	连续刚构桥;混凝土箱梁;温度效应;太阳辐射强度;双肢薄壁矮墩;有限元分析
摘要：	连续刚构桥具有刚度大、稳定性好、桥下净空大、养护费用低等特点，在跨大河峡谷的桥型选择中极具优势。考虑到连续刚构桥的受力特点，桥墩形式多采用高墩而不是矮墩。这是因为高墩的柔度大，它能很好地适应由混凝土收缩、徐变、温度升降、张拉预应力所引起的墩顶位移。然而，受桥梁规模及水文地质条件的限制，矮墩连续刚构桥能够充分发挥其优势。因此，矮墩连续刚构桥能否适应由非荷载作用所引起的墩顶位移就有必要进行探讨和研究。本文以东莞水道特大桥为工程背景，选择一年当中最具代表性的一些天气与气候对实桥的温度场进行观测，并借助有限元软件ANSYS对实桥的温度场及其温度效应进行分析。研究的主要内容和成果如下: 　　 1、矮墩连续刚构桥箱梁综合气温表的计算，通过气象台给出的相关气象资料，有关文献给出的相关参数以及试验测得的温度实测数据计算而得。又由矮墩连续刚构桥箱梁各板件的实测温度数据可知:在日照辐射作用下，各板件的温度变化呈正弦曲线特征且滞后于气温温度变化。　　 2、通过对东莞水道特大桥现场实测数据与有限元软件ANSYS仿真模型计算结果比较，得出了适合于该地区特点的矮墩刚构预应力混凝土连续箱型梁桥的温度梯度模式。研究表明:温度梯度受太阳辐射强度、当天最高温差的影响较大，受箱梁几何尺寸、桥梁方位角等其它因素较小，在各影响因素中，太阳辐射强度、日最高温差影响矮墩连续刚构桥箱梁的最大竖向温差和正温度梯度曲线。把本文中得到的温度荷载与国内外规定的温度荷载进行比较，验证了本文的计算结果可靠可行，从而为规范的修改提供合理的建议。　　 3、通过分析有限元软件ANSYS所建立的桥梁仿真模型，得出矮墩刚构预应力混凝土连续箱型梁桥在悬臂施工阶段和成桥合拢后的温度效应在设计时不可忽视。研究表明:在最不利温度梯度作用下，悬臂施工阶段箱梁顶板上表面、腹板外表面、底板下表面受压，与之相对的各表面受拉，且悬臂施工阶段箱梁的位移随悬臂长度的增大而增大;然而，合拢后箱梁板件的温度次应力比温度自应力要复杂得多，且合拢后箱梁的位移上翘，最大值发生在各跨的跨中附近。　　 4、通过对东莞水道特大桥双肢薄壁矮墩的计算与分析发现:在极端高温天气情况下，最大拉应力值出现在墩顶处，可达8.7MPa，最大压应力值出现在墩底处，可达-6.77MPa;然而，在极端低温天气情况下，最大压应力值出现在墩顶处，可达-6.52MPa，最大拉应力值出现在墩底处，可达5.09MPa。因此，针对双肢薄壁矮墩产生的温度次应力，应当采取相关措施改善矮墩的受力状态，如顶推、加配重、调整合拢顺序等。
作者：	贺小春
专业：	结构工程
导师：	袁建伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文